クリスマスカラーの水滴が、霧の採取の解決策を示唆(Christmas-colored droplets hint at solutions for fog harvesting)

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ミストの除去、マイクロプラスチックの浄化にもつながる研究成果 Work also has implications for mist elimination, microplastics remediation

2022-12-15 ノースウェスタン大学

 この画像は、水滴がワイヤーに付着しているのです。ワイヤーが水を引き寄せるように設計されているため、水滴はワイヤーに沿って滑るように移動し、最終的には互いに結合する。
ノースウェスタン大学のKyoo-Chul Kenneth Parkが率いるこの新しい研究は、大気中の霧を集めて飲料水にするなど、さまざまな環境プロセスの最適化に役立つ可能性がある。
ワイヤーを傾けると水滴は自走してワイヤーに沿うように移動し合体する。合体することで、水滴の速度が合体前よりも最大で270%も速くなる。
研究チームは、大気から霧を採取する能力の最適化に近づいているという。世界的に水不足が深刻化するなか、飲料水を安価で入手できる方法として、霧の採取装置が登場した。現在のメッシュを上回る効率の良いハーベスターの新しい設計が可能になるかもしれない。また、この研究結果は、霧の除去、油と水の分離、マイクロプラスチックの浄化、さらには生物医学的フィルターにも応用できると考えられる。
「超親水性ワイヤーを伝って液滴の速度が急激に増加する新しい現象とメカニズムは、さまざまな分野に役立つと思います」とParkは述べています。”これには、空気中のマイクロプラスチックやウイルスを含む液滴から人々を守るためのマスクやフィルターなど、液体の高速輸送を必要とするバイオメディカル研究が含まれます。”

<関連情報>

超親水性ワイヤ上での液滴の合体による推進現象 Coalescence-induced propulsion of droplets on a superhydrophilic wire

Youhua Jiang, Leyun Feng, Allison O’Donnell, Christian Machado, Wonjae Choi, Neelesh A. Patankar and Kyoo-Chul Park
Applied Physics Letters  Published:05 December 2022
DOI:https://doi.org/10.1063/5.0124560

ABSTRACT

Droplet transport on a cylindrical wire has applications in numerous fields such as fog collection, mist elimination, filtration, and oil/water separation. This work reports a droplet transport phenomenon on a superhydrophilic wire that shows a transient velocity powered not by the gradient of substrate geometry or wettability but primarily by the surface-to-kinetic energy transition that occurs along the axial direction upon coalescence. The transition efficiency is mainly limited by the viscous friction at the local liquid wedge, a relationship that a modified Ohnesorge number can capture.

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